KR102317323B1 - Body pressure sensor having a multi-layer structure - Google Patents

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KR102317323B1
KR102317323B1 KR1020190128854A KR20190128854A KR102317323B1 KR 102317323 B1 KR102317323 B1 KR 102317323B1 KR 1020190128854 A KR1020190128854 A KR 1020190128854A KR 20190128854 A KR20190128854 A KR 20190128854A KR 102317323 B1 KR102317323 B1 KR 102317323B1
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한국생산기술연구원
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Abstract

본 발명은 담요나 매트리스 커버 등에 적용될 수 있는 얇은 직물 형태로 다층 구조를 가지는 체압 센서에 관한 것이다. 다층 구조 체압 센서는, 복수의 유전체 섬유사들과 전도사를 가진 제1 합사와, 복수의 유전체 섬유사들과 전도사를 가진 제2 합사를 편직한 압전성 섬유층; 및 상기 압전성 섬유층 상하에 배치되는 상부 섬유층과 하부 섬유층;을 포함하며, 상기 압전성 섬유층이 두께 방향으로 눌릴 때 매트릭스 형태로 생성되는 다수의 전기신호를 감지회로로 출력한다.The present invention relates to a body pressure sensor having a multilayer structure in the form of a thin fabric that can be applied to a blanket or mattress cover. A multi-layered body pressure sensor comprises: a piezoelectric fiber layer in which a first ply having a plurality of dielectric fiber yarns and a conductive yarn is knitted, and a second ply yarn having a plurality of dielectric fiber yarns and a conductive yarn is knitted; and an upper fiber layer and a lower fiber layer disposed above and below the piezoelectric fiber layer, and outputs a plurality of electrical signals generated in a matrix form when the piezoelectric fiber layer is pressed in the thickness direction to the sensing circuit.

Description

다층 구조 체압 센서{BODY PRESSURE SENSOR HAVING A MULTI-LAYER STRUCTURE}Multilayer body pressure sensor {BODY PRESSURE SENSOR HAVING A MULTI-LAYER STRUCTURE}

본 발명은 체압 센서에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 담요나 매트리스 커버 등에 적용될 수 있는 얇은 직물 형태로 다층 구조를 가지는 체압 센서에 관한 것이다.The present invention relates to a body pressure sensor, and more particularly, to a body pressure sensor having a multilayer structure in the form of a thin fabric that can be applied to a blanket or a mattress cover.

체압 센서는 사람의 몸에 가해지는 압력을 신체부위별로 측정하는 장치이다. 체압 센서는 스포츠 의류에 사용해 인체의 움직임을 인식하고 자세교정이나 훈련 등에 활용될 수 있고, 욕창 예방 매트리스에 사용되어 체압을 측정하고 최적으로 체압을 분산하는데 사용될 수 있다.A body pressure sensor is a device that measures the pressure applied to a person's body for each body part. The body pressure sensor can be used in sports clothing to recognize the movement of the human body and can be used for posture correction or training, and can be used in a pressure sore prevention mattress to measure body pressure and optimally distribute body pressure.

예를 들어, 체압 센서는 침상바닥에 장시간 부동의 자세로 누워 있는 사람의 신체가 압력을 받아 형성되는 체압을 측정하는데 사용될 수 있다. 이러한 체압 센서를 이용하는 장시간 부동의 자세로 침상바닥에 누워 있는 사람의 체압 변화에 따라 혈액순환 장애가 오고 산소와 영양 공급이 부족해서 피부, 피하지방, 근육에 허혈로 인한 조직 손상(욕창, pressure ulcer, bed sore)을 예측할 수 있다.For example, the body pressure sensor may be used to measure the body pressure formed by the pressure of the body of a person lying in an immobile position on the bed floor for a long time. A person who is lying on the bed in an immobile position for a long time using such a body pressure sensor has impaired blood circulation due to changes in body pressure and lacks oxygen and nutrients, causing tissue damage to the skin, subcutaneous fat, and muscles due to ischemia (pressure ulcer, pressure ulcer, bed sores) can be predicted.

전술한 체압 센서의 일례가 대한민국 등록특허공보 제10-1080063호 '욕창 방지를 위한 체압 측정 장치 및 이와 연결되는 사용자 단말장치'에 개시되어 있다. 이 종래 기술의 체압 측정 장치는 매트릭스 형태로 배열되는 복수의 힘 감지 저항기(force sensing resistor, FSR) 센서와, 이 센서의 출력 값을 디지털 값으로 변환하는 아날로그 디지털(analog digital, A/D) 컨버터, 및 디지털 값을 사용자 단말장치로 송신하는 송신부를 구비한다.An example of the above-described body pressure sensor is disclosed in Korean Patent No. 10-1080063 'A device for measuring body pressure for preventing bedsores and a user terminal device connected thereto'. The body pressure measuring device of the prior art includes a plurality of force sensing resistor (FSR) sensors arranged in a matrix form, and an analog digital (A/D) converter that converts an output value of the sensor into a digital value. , and a transmitter for transmitting the digital value to the user terminal device.

FSR은 물리적인 힘, 무게 등을 저항 값으로 변환하는 센서로서 압력센서의 일종이다. 통상 FSR은 중간에 공간적인 갭을 형성하는 스페이서를 사이에 두고 회로가 인쇄되어 있는 레이어(FPC)와 전도성 물질이 코팅되어 있는 필름 레이어(예컨대, MD 필름)가 적층된 박막 형태를 가진다. 이러한 박막 형태의 FSR은 적층 방향으로 가해하는 힘에 따라 변하는 저항 값을 A/D 컨버터를 통해 출력하도록 이루어진다.FSR is a type of pressure sensor as a sensor that converts physical force and weight into resistance values. In general, FSR has a thin film form in which a circuit printed layer (FPC) and a conductive material-coated film layer (eg, MD film) are laminated with a spacer forming a spatial gap in the middle. This thin film-type FSR is configured to output a resistance value that changes according to the force applied in the stacking direction through the A/D converter.

한편, 외부 힘에 의한 변화를 전기 신호로 읽어내는 센서는 더 가볍고 작게 진화해 왔고, 최근에는 섬유 등을 통해 구부리기 쉽고 접을 수 있어 다양한 분야에 활용할 수 있는 직물형 센서 등의 새로운 센서 개발에 진행되고 있으며, 이러한 직물형 센서에 대한 요구가 증가하고 있는 실정이다.On the other hand, sensors that read changes caused by external forces as electrical signals have evolved to be lighter and smaller, and recently, new sensors such as fabric-type sensors that can be used in various fields because they are easy to bend and fold through fibers are being developed. And, the demand for such a fabric-type sensor is increasing.

국내 등록특허공보 제10-1080063호(2011.11.09)Domestic Registered Patent Publication No. 10-1080063 (2011.11.09)

본 발명은 새로운 직물형 센서에 대한 요구에 부응하여 새로운 구조의 체압 센서를 제공하는데 그 목적이 있다.An object of the present invention is to provide a body pressure sensor having a new structure in response to a demand for a new fabric type sensor.

본 발명의 다른 목적은 용도에 따라 간편하게 구성하여 제작하고 사용할 수 있는 다층 구조 체압 센서를 제공하는데 그 목적이 있다.Another object of the present invention is to provide a multi-layered body pressure sensor that can be easily configured, manufactured, and used according to the intended use.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 다층 구조 체압 센서는, 복수의 유전체 섬유사들과 전도사를 가진 제1 합사와, 복수의 유전체 섬유사들과 전도사를 가진 제2 합사를 편직한 압전성 섬유층; 및 상기 압전성 섬유층 상하에 배치되는 상부 섬유층과 하부 섬유층;을 포함하며, 상기 압전성 섬유층이 두께 방향으로 눌릴 때 매트릭스 형태로 생성되는 다수의 전기신호를 감지회로로 출력한다.A multilayer body pressure sensor according to an aspect of the present invention for solving the above technical problem is a piezoelectricity in which a first braided yarn having a plurality of dielectric fiber yarns and a conductive yarn, and a second braided yarn having a plurality of dielectric fiber yarns and a conductive yarn are knitted fiber layer; and an upper fiber layer and a lower fiber layer disposed above and below the piezoelectric fiber layer, and outputs a plurality of electrical signals generated in a matrix form when the piezoelectric fiber layer is pressed in the thickness direction to the sensing circuit.

일실시예에서, 상기 다층 구조 체압 센서는 상기 상부 섬유층과 상기 하부 섬유층 사이에서 상기 압전성 섬유층 상에 직접 적층되는 다른 압전성 섬유층을 더 포함하고, 상기 다른 압전성 섬유층은 복수의 유전체 섬유사들과 전도사를 가진 제3 합사, 및 복수의 유전체 섬유사들과 전도사를 가진 제4 합사를 편직한 구조를 구비한다.In one embodiment, the multi-layered body pressure sensor further comprises another piezoelectric fiber layer laminated directly on the piezoelectric fiber layer between the upper fiber layer and the lower fiber layer, the other piezoelectric fiber layer having a plurality of dielectric fiber yarns and a conductive yarn and a structure in which a third braided yarn and a fourth braided yarn having a plurality of dielectric fiber yarns and a conductive yarn are knitted.

일실시예에서, 상기 압전성 섬유층과 상기 다른 압전성 섬유층의 각 표면저항은 102~103 Ω/sq이다.In one embodiment, the respective surface resistance of the piezoelectric fiber layer and the other piezoelectric fiber layer is 10 2 ~ 10 3 Ω/sq.

일실시예에서, 상기 다른 압전성 섬유층의 개수는 체압 센서의 서로 용도에 따라 서로 다르게 결정된다.In one embodiment, the number of the different piezoelectric fiber layers is determined differently according to each other use of the body pressure sensor.

일실시예에서, 상기 다른 압전성 섬유층의 개수가 2개일 때, 상기 압전성 섬유층과 상기 다른 압전성 섬유층을 포함하는 직물의 저항은 동일 압력 분위기에서 상기 압전성 섬유층만을 포함한 직물의 표면저항의 2배 이상, 3배 이하이다.In one embodiment, when the number of the other piezoelectric fiber layers is two, the resistance of the fabric including the piezoelectric fiber layer and the other piezoelectric fiber layer is at least twice the surface resistance of the fabric including only the piezoelectric fiber layer in the same pressure atmosphere, 3 less than double

일실시예에서, 상기 다른 압전성 섬유층의 개수가 4개일 때, 상기 압전성 섬유층과 상기 다른 압전성 섬유층을 포함하는 직물의 반복수축시간은 동일 압력 분위기에서 상기 압전성 섬유층만을 포함한 직물의 반복수축시간의 2배 내지 3배이다.In one embodiment, when the number of the other piezoelectric fiber layers is 4, the repeated shrinkage time of the fabric including the piezoelectric fiber layer and the other piezoelectric fiber layer is twice the repeated shrinkage time of the fabric including only the piezoelectric fiber layer in the same pressure atmosphere to 3 times.

일실시예에서, 상기 상부 섬유층과 하부 섬유층은 도전사와 섬유사를 편직한 상부 전자섬유층과 하부 전자섬유층을 포함하고, 상기 상부 전자섬유층의 도전사와 상기 하부전자섬유층의 도전사는 상기 압전성 섬유층을 게재하고 매트릭스 형태로 서로 교차하는 방향으로 연장하도록 배치된다.In one embodiment, the upper fiber layer and the lower fiber layer include an upper electronic fiber layer and a lower electronic fiber layer in which conductive yarn and fiber yarn are knitted, and the conductive yarn of the upper electronic fiber layer and the conductive yarn of the lower electronic fiber layer are placed on the piezoelectric fiber layer, They are arranged to extend in directions crossing each other in a matrix form.

전술한 다층 구조 체압 센서를 사용하면, 용도에 따라 서로 다른 개수의 압전성 섬유층을 포함하는 섬유형 체압 센서를 제공할 수 있다. 또한, 섬유형 체압 센서에서 제조가 용이하게 체압 센싱의 신뢰성이 우수한 저렴한 장치 구조를 제공할 수 있다.If the above-described multi-layered body pressure sensor is used, it is possible to provide a fiber-type body pressure sensor including a different number of piezoelectric fiber layers depending on the application. In addition, it is possible to provide an inexpensive device structure that is easily manufactured in the fiber-type body pressure sensor and has excellent reliability of body pressure sensing.

아울러, 본 발명에 의하면, 용도에 따라 압전성 섬유층의 개수를 변경함으로써 침대용 커버, 방바닥용 매트, 휠체어용 방석 등의 용도에 따른 체압 센서를 실질적으로 동일 제조장치를 통해 간단히 제조할 수 있어 제조 비용을 낮출 수 있으며, 단순한 구조에 의해 장치의 안정성과 신뢰성을 유지하고 높일 수 있는 장점이 있다.In addition, according to the present invention, by changing the number of piezoelectric fiber layers according to the use, the body pressure sensor according to the use, such as a bed cover, a floor mat, a wheelchair cushion, can be easily manufactured through substantially the same manufacturing device, thereby reducing the manufacturing cost. It can be lowered and has the advantage of maintaining and increasing the stability and reliability of the device by a simple structure.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다층 구조 체압 센서를 구현한 사진.
도 2는 도 1의 체압 센서의 구조를 설명하기 위한 개략적인 단면도.
도 3은 도 2의 체압 센서의 압전성 섬유층을 예시한 도면.
도 4는 도 2의 체압 센서의 전자 섬유층을 예시한 도면.
도 5은 도 2의 체압 센서의 작동 원리를 설명하기 위한 단면도.
도 6은 도 1의 체압 센서의 다른 구조를 설명하기 위한 개략적인 단면도.
도 7은 도 1의 체압 센서의 또다른 구조를 설명하기 위한 개략적인 단면도.
도 8은 도 2, 6 및 7의 체압 센서에서 압력에 따른 저항을 측정한 그래프들.
도 9는 도 1의 체압 센서를 이용한 체압 측정을 예시한 도면.
도 10은 도 1의 체압 센서를 이용한 체압 측정의 다른 예를 예시한 도면.1 is a photograph of a multi-layered body pressure sensor according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a schematic cross-sectional view for explaining the structure of the body pressure sensor of Figure 1;
3 is a view illustrating a piezoelectric fiber layer of the body pressure sensor of FIG. 2 .
4 is a diagram illustrating an electronic fiber layer of the body pressure sensor of FIG. 2 .
5 is a cross-sectional view for explaining the operating principle of the body pressure sensor of FIG.
6 is a schematic cross-sectional view for explaining another structure of the body pressure sensor of FIG.
7 is a schematic cross-sectional view for explaining another structure of the body pressure sensor of FIG.
8 is a graph showing resistance according to pressure in the body pressure sensor of FIGS. 2, 6 and 7;
FIG. 9 is a diagram illustrating body pressure measurement using the body pressure sensor of FIG. 1 .
10 is a diagram illustrating another example of body pressure measurement using the body pressure sensor of FIG. 1 .

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. Since the present invention can have various changes and can have various embodiments, specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail. However, this is not intended to limit the present invention to a specific embodiment, it should be understood to include all modifications, equivalents and substitutes included in the spirit and scope of the present invention. In describing each figure, like reference numerals have been used for like elements.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함한다", "가진다" 등과 관련된 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used herein are used only to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. The singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise. In this specification, the terms "comprises", "having" and the like are intended to designate that the features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof described in the specification exist, but one or more other features. It should be understood that it does not preclude the possibility of the presence or addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다층 구조 체압 센서를 구현한 사진이고, 도 2는 도 1의 체압 센서의 구조를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다. 도 3은 도 2의 체압 센서의 압전성 섬유층을 예시한 도면이고, 도 4는 도 2의 체압 센서의 전자 섬유층을 예시한 도면이다. 그리고 도 5은 도 2의 체압 센서의 작동 원리를 설명하기 위한 단면도이다.1 is a photograph of a multi-layered body pressure sensor according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a schematic cross-sectional view illustrating the structure of the body pressure sensor of FIG. 1 . FIG. 3 is a diagram illustrating a piezoelectric fiber layer of the body pressure sensor of FIG. 2 , and FIG. 4 is a diagram illustrating an electronic fiber layer of the body pressure sensor of FIG. 2 . And FIG. 5 is a cross-sectional view for explaining an operating principle of the body pressure sensor of FIG. 2 .

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 다층 구조 체압 센서(100)는 섬유형 센서 또는 전자 섬유로서 제1 합사(21)와 제2 합사(22)를 편직한 압전성 섬유층(20)과 압전성 섬유층(20)의 하부 및 상부에 각각 배치되는 하부 섬유층(10)과 상부 섬유층(30)을 구비한다.1 and 2, the multi-layered body pressure sensor 100 according to the present embodiment is a piezoelectric fiber layer 20 in which the first and second braided yarns 21 and 22 are knitted as a fiber-type sensor or electronic fiber. and a lower fibrous layer 10 and an upper fibrous layer 30 respectively disposed below and above the piezoelectric fibrous layer 20 .

하부 섬유층(10)은 유전체 섬유사를 위사(11) 또는 경사로 하고, 도전사 또는 메탈사를 경사(12) 또는 위사로 하여 직조 또는 편조될 수 있다. 그리고 상부 섬유층(30)은 다른 유전체 섬유사를 위사(31) 또는 경사로 하고, 도전사 또는 메탈사를 경사(32) 또는 위사로 하여 직조 또는 편조될 수 있다.The lower fiber layer 10 may be woven or braided by using the dielectric fiber yarn as the weft yarn 11 or the warp yarn, and the conductive yarn or the metal yarn as the warp yarn 12 or the weft yarn. In addition, the upper fiber layer 30 may be woven or braided using other dielectric fiber yarns as the weft yarns 31 or warp yarns, and conductive yarns or metal yarns as the warp yarns 32 or weft yarns.

압전성 섬유층(20)의 제1 합사(21)는 도 3에 도시한 바와 같이 섬유사(21a)와 메탈사 혹은 도전사(21b)를 사용하고 실질적으로 트위스트되지 않은 구조나 형태를 가진다. 유사하게, 제2 합사(22)는 다른 섬유사(22a)와 메탈사 혹은 도전사(22b)를 사용하고 실질적으로 트위스트되지 않은 구조나 형태를 가진다. 압전성 섬유층(20)의 표면저항은 102~103 Ω/sq이다.As shown in FIG. 3 , the first braided yarn 21 of the piezoelectric fiber layer 20 uses a fiber yarn 21a and a metal yarn or conductive yarn 21b and has a substantially untwisted structure or shape. Similarly, the second braided yarn 22 has a substantially untwisted structure or shape using the other fiber yarns 22a and the metal yarns or conductive yarns 22b. The surface resistance of the piezoelectric fiber layer 20 is 10 2 to 10 3 Ω/sq.

하부 섬유층(10)과 상부 섬유층(30)은 섬유사(11,31)와 메탈사(12,32)를 위사와 경사로 사용하여 직조한 구조를 각각 구비한다.The lower fiber layer 10 and the upper fiber layer 30 each have a structure in which fiber yarns 11 and 31 and metal yarns 12 and 32 are woven using weft and warp yarns.

이와 같이 상부 섬유층(30)과 하부 섬유층(10)은 도전사와 섬유사를 편직한 상부 전자섬유층과 하부 전자섬유층으로 지칭될 수 있다. 상부 전자섬유층의 도전사와 하부전자섬유층의 도전사는 압전성 섬유층(20)을 게재하고 매트릭스 형태로 서로 교차하는 방향으로 연장하도록 배치된다.As such, the upper fiber layer 30 and the lower fiber layer 10 may be referred to as an upper electronic fiber layer and a lower electronic fiber layer in which conductive yarns are knitted. The conductive yarns of the upper electronic fiber layer and the conductive yarns of the lower electronic fiber layer are arranged so as to intersect the piezoelectric fiber layer 20 in a matrix form and extend in a direction crossing each other.

전술한 구성에 의하면, 도 5에 도시한 바와 같이 소정의 외부 압력(pressure)에 의해 압전성 섬유층(20)이 두께 방향으로 눌릴 때 매트릭스 형태로 생성되는 다수의 전기신호가 하부 섬유층(10)과 상부 섬유층(30)을 통해 감지회로(200)로 출력될 수 있다.According to the above configuration, as shown in FIG. 5 , when the piezoelectric fiber layer 20 is pressed in the thickness direction by a predetermined external pressure, a plurality of electrical signals generated in a matrix form are transmitted to the lower fiber layer 10 and the upper layer. It may be output to the sensing circuit 200 through the fiber layer 30 .

전술한 체압 센서는 추가로 다른 압전성 섬유층을 구비할 수 있다. 그 경우, 다른 압전성 섬유층의 개수는 체압 센서의 용도에 따라 서로 다르게 결정된다.The above-described body pressure sensor may further include another piezoelectric fiber layer. In that case, the number of different piezoelectric fiber layers is determined differently depending on the purpose of the body pressure sensor.

도 6은 도 1의 체압 센서의 다른 구조를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.6 is a schematic cross-sectional view illustrating another structure of the body pressure sensor of FIG. 1 .

도 6을 참조하면, 본 실시예에 따른 다층 구조 체압 센서(100)는 상부 섬유층(30)과 하부 섬유층(10) 사이에서 기본 압전성 섬유층(20a) 상에 직접 적층되는 2개의 다른 압전성 섬유층(20b,20c)을 더 포함한다.Referring to FIG. 6 , the multi-layered body pressure sensor 100 according to this embodiment has two different piezoelectric fiber layers 20b that are directly laminated on the basic piezoelectric fiber layer 20a between the upper fiber layer 30 and the lower fiber layer 10 . , 20c).

여기서, 다른 압전성 섬유층은 복수의 유전체 섬유사들과 전도사를 가진 제3 합사, 및 복수의 유전체 섬유사들과 전도사를 가진 제4 합사를 편직한 구조를 구비할 수 있다.Here, the other piezoelectric fiber layer may have a structure in which a third braided yarn having a plurality of dielectric fiber yarns and a conductive yarn, and a fourth braided yarn having a plurality of dielectric fiber yarns and a conductive yarn are knitted.

다른 압전성 섬유층의 개수가 2개일 때, 즉 압전성 섬유층의 개수가 3개일 때, 압전성 섬유층과 다른 압전성 섬유층을 포함하는 직물의 저항은 동일 압력 분위기에서 압전성 섬유층만을 포함한 직물의 표면저항의 2배 이상, 3배 이하이다.When the number of other piezoelectric fiber layers is two, that is, when the number of piezoelectric fiber layers is three, the resistance of the fabric including the piezoelectric fiber layer and the other piezoelectric fiber layer is at least twice the surface resistance of the fabric including only the piezoelectric fiber layer in the same pressure atmosphere, less than three times

도 7은 도 1의 체압 센서의 또다른 구조를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.7 is a schematic cross-sectional view for explaining another structure of the body pressure sensor of FIG. 1 .

도 7을 참조하면, 본 실시예에 따른 다층 구조 체압 센서(100)는 상부 섬유층(30)과 하부 섬유층(10) 사이에서 기본 압전성 섬유층(20a) 상에 직접 적층되는 4개의 다른 압전성 섬유층(20b,20c,20d,20e)을 더 포함한다.Referring to FIG. 7 , the multi-layered body pressure sensor 100 according to this embodiment has four different piezoelectric fiber layers 20b that are directly laminated on the basic piezoelectric fiber layer 20a between the upper fiber layer 30 and the lower fiber layer 10 . , 20c, 20d, 20e).

이와 같이, 압전성 섬유층의 적층 개수를 조절하면, 적층 개수에 따라 서로 다른 표면저항을 나타내는 압전성 섬유층을 사용하여 체압 센서의 용도에 따라 서로 다른 체압을 신뢰성 있게 측정할 수 있다.In this way, if the number of stacked piezoelectric fiber layers is adjusted, different body pressures can be reliably measured according to the purpose of the body pressure sensor using the piezoelectric fiber layers having different surface resistances according to the number of stacked layers.

도 8은 도 2, 6 및 7의 체압 센서에서 압력에 따른 저항을 측정한 그래프들이다.8 is a graph showing resistance according to pressure in the body pressure sensor of FIGS. 2, 6 and 7 .

도 8에 나타낸 바와 같이, 본 실시예에 따른 체압 센서에 350kPa의 압력을 50초에 2회 정도 가할 때((a) 참조), 하나의 압전성 섬유층을 가진 제1 체압 센서에서 측정되는 저항값(resistance)((b) 참조), 3개의 압전성 섬유층을 가진 제2 체압 센서에서 측정되는 저항값((c) 참조), 및 5개의 압전성 섬유층을 가진 제3 체압 센서에서 측정되는 저항값((d) 참조)은 서로 다른 유의미한 결과를 나타내는 것을 알 수 있다.As shown in FIG. 8, when a pressure of 350 kPa is applied to the body pressure sensor according to the present embodiment twice in 50 seconds (see (a)), the resistance value measured by the first body pressure sensor having one piezoelectric fiber layer ( resistance) (see (b)), the resistance value measured at the second body pressure sensor with three layers of piezoelectric fibers (see (c)), and the resistance value measured at the third body pressure sensor with five layers of piezoelectric fibers ((d) )) shows different meaningful results.

제1 체압 센서는 4,000Ω 전후 범위에서 저항값을 나타내고, 제2 체압 센서는 10,000Ω 전후 범위에서 저항값을 나타내고, 제3 체압 센서는 4000Ω 전후 범위에서 저항값을 나타내면서 그 반복수축시간이 단일 압전성 섬유층만을 포함한 경우에 비해 반복수축시간과 대비하여 2배 내지 3배 길어진 것을 알 수 있다.The first body pressure sensor shows a resistance value in the range around 4,000 Ω, the second body pressure sensor shows a resistance value in the range around 10,000 Ω, and the third body pressure sensor shows a resistance value in the range around 4000 Ω, and the repeated contraction time is a single piezoelectric property. It can be seen that compared to the case where only the fiber layer is included, it is 2 to 3 times longer than the repeated contraction time.

도 9는 도 1의 체압 센서를 이용한 체압 측정을 예시한 도면이고, 도 10은 도 1의 체압 센서를 이용한 체압 측정의 다른 예를 예시한 도면이다.FIG. 9 is a diagram illustrating body pressure measurement using the body pressure sensor of FIG. 1 , and FIG. 10 is a diagram illustrating another example of body pressure measurement using the body pressure sensor of FIG. 1 .

도 9의 (a)와 (b)에 나타낸 바와 같이, 본 실시예에 따른 체압 센서를 구비한 면상 직물 상에 사용자가 누워있을 때, 엉덩이, 어깨, 발 및 뒤꿈치 순으로 높은 체압에서 낮은 체압까지의 분포가 잘 나타내는 것을 확인할 수 있다.9 (a) and (b), when the user is lying on the cotton fabric provided with the body pressure sensor according to the present embodiment, from high body pressure to low body pressure in the order of hip, shoulder, foot and heel It can be seen that the distribution of

또한, 도 10의 (a)와 (b)에 나타낸 바와 같이, 본 실시예에 따른 체압 센서를 구비한 면상 직물 상에 사용자가 앉아있을 때, 엉덩이, 뒤꿈치, 종아리, 허벅지 순으로 높은 체압에서 낮은 체압까지의 분포가 잘 나타내는 것을 확인할 수 있다.In addition, as shown in (a) and (b) of Figure 10, when the user sits on the cotton fabric provided with the body pressure sensor according to the present embodiment, in the order of hip, heel, calf, and thigh, from high body pressure to low body pressure. It can be seen that the distribution to body pressure is well represented.

이와 같이, 본 실시예에 따른 다층 구조 체압 센서를 사용하면, 휠체어, 침대, 매트릭스, 담요, 카페트 등의 용도에 따라 압전성 섬유층의 개수를 서로 다르게 결정하여 용도에 알맞게 체압을 효과적으로 측정할 수 있다.As described above, when the multi-layered body pressure sensor according to the present embodiment is used, the number of piezoelectric fiber layers can be differently determined according to the use of a wheelchair, bed, matrix, blanket, carpet, etc., thereby effectively measuring body pressure appropriately for the purpose.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although the above has been described with reference to the preferred embodiment of the present invention, those skilled in the art can variously modify and change the present invention within the scope without departing from the spirit and scope of the present invention as set forth in the following claims. You will understand that there is

Claims (7)

제1 도전사와 제1 유전체 섬유사를 직조 또는 편조한 하부 섬유층;
제2 도전사와 제2 유전체 섬유사를 직조 또는 편조한 상부 섬유층으로서, 상기 하부 섬유층과 두께 방향으로 이격된 상부 섬유층; 및
상기 하부 섬유층 및 상부 섬유층의 상기 두께 방향 사이에 개재된 압전성 섬유층을 포함하되,
상기 제1 도전사와 상기 제2 도전사는 평면 시점에서, 서로 교차하는 방향으로 연장되고,
상기 압전성 섬유층의 표면저항은 102~103 Ω/sq인 다층 구조 체압 센서.a lower fiber layer in which the first conductive yarn and the first dielectric fiber yarn are woven or braided;
An upper fiber layer in which a second conductive yarn and a second dielectric fiber yarn are woven or braided, the upper fiber layer being spaced apart from the lower fiber layer in a thickness direction; and
Comprising a piezoelectric fiber layer interposed between the thickness direction of the lower fiber layer and the upper fiber layer,
The first conductive thread and the second conductive thread extend in a direction crossing each other in a plan view,
The surface resistance of the piezoelectric fiber layer is 10 2 ~ 10 3 Ω/sq of a multi-layered body pressure sensor. 제1항에 있어서,
상기 압전성 섬유층은 제1 압전성 섬유층 및 제2 압전성 섬유층을 포함하고,
상기 제1 압전성 섬유층은 섬유사와 도전사의 합사인 제1 합사, 및 섬유사와 도전사의 합사인 제2 합사의 편직물이고,
상기 제2 압전성 섬유층은 섬유사와 도전사의 합사인 제3 합사, 및 섬유사와 도전사의 합사인 제4 합사의 편직물인 다층 구조 체압 센서.According to claim 1,
The piezoelectric fiber layer includes a first piezoelectric fiber layer and a second piezoelectric fiber layer,
The first piezoelectric fiber layer is a knitted fabric of a first braided yarn that is a ply of a fiber and a conductive yarn, and a second ply that is a ply of a fiber and a conductive yarn,
The second piezoelectric fiber layer is a multi-layered body pressure sensor having a knitted fabric of a third ply of yarn and a conductive yarn, and a fourth ply that is a ply of yarn and conductive yarn. 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 압전성 섬유층은 상기 두께 방향으로 적층된 적어도 하나 이상의 압전성 섬유층을 포함하되,
상기 적층된 압전성 섬유층의 개수가 증가함에 따라 상기 체압 센서의 저항이 증가하다가, 다시 감소하는 다층 구조 체압 센서.According to claim 1,
The piezoelectric fiber layer includes at least one or more piezoelectric fiber layers stacked in the thickness direction,
A multi-layered body pressure sensor in which the resistance of the body pressure sensor increases and then decreases again as the number of the stacked piezoelectric fiber layers increases. 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 체압 센서가 상기 두께 방향으로 눌릴 때,
생성되는 전기 신호가 상기 제1 도전사의 연장 방향 및 상기 제2 도전사의 연장 방향을 따라 전달되는 다층 구조 체압 센서.According to claim 1,
When the body pressure sensor is pressed in the thickness direction,
A multi-layered body pressure sensor in which a generated electrical signal is transmitted along an extending direction of the first conductive yarn and an extending direction of the second conductive yarn.
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